(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化装置において、簡易な構造であって、窒素触媒の暖機を早期に行うことにある。【解決手段】制御手段（１５）は、窒素触媒（１０）の温度を推定する触媒温度推定手段（１５Ａ）と、排気通路（６）の酸素濃度に基づき内燃機関（１）の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段（１５Ｂ）と、触媒温度推定手段（１５Ａ）により窒素触媒（１０）の温度が低側と推定されたときに燃焼状態判定手段（１５Ｂ）に基づき燃焼状態が希薄状態となるように内燃機関（１）を制御する希薄燃焼制御手段（１５Ｃ）と、希薄燃焼制御手段（１５Ｃ）による希薄燃焼制御中に排気通路（６）へ燃料を添加する燃料添加手段（１５Ｄ）とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス成分中の窒素化合物を吸着する窒素触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記窒素触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記排気通路の酸素濃度に基づき前記内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段と、前記触媒温度推定手段により前記窒素触媒の温度が低側と推定されたときに前記燃焼状態判定手段に基づき燃焼状態が希薄状態となるように前記内燃機関を制御する希薄燃焼制御手段と、前記希薄燃焼制御手段による希薄燃焼制御中に前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加手段とを備えた制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
前記燃料添加手段の燃料の添加量は、添加後の前記燃焼状態判定手段の判定が希薄燃焼を維持する程度の添加量に決定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気浄化装置に係り、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する窒素触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載した内燃機関においては、排気ガスの有害成分を浄化するための触媒を備えた排気浄化装置が搭載されている。
この排気浄化装置には、内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）と、この排気浄化触媒の下流に配置されて排気ガス成分中の窒素化合物（ＮＯｘ）を吸着する窒素触媒とを備え、内燃機関から排出される排気有害成分を浄化するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−９４４１０号公報
【０００４】
特許文献１に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に上流側から酸化触媒と、ＨＣ供給装置と、リーンＮＯｘ触媒とを順に設け、排気ガスの温度が低いときに酸化触媒側に流し、排気ガスの温度が高いときには酸化触媒をバイパスするように排気ガスの流れを制御する排気切替弁を設けることにより、排気ガスが低温状態では、酸化触媒に排気ガスが流れるようにして、排気ガスの温度を酸化反応により高めてリーンＮＯｘ触媒の温度を上昇している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１では、排気通路の構造が複雑になる他に、低速運転等の場合に、酸化触媒に流入する排気ガスの量が少なく、結果として、窒素触媒の暖機が遅れるという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、簡易な構造であって、窒素触媒の暖機を早期に行うことができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関の排気通路に設けられて排気ガス成分中の窒素化合物を吸着する窒素触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記窒素触媒の温度を推定する触媒温度推定手段と、前記排気通路の酸素濃度に基づき前記内燃機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段と、前記触媒温度推定手段により前記窒素触媒の温度が低側と推定されたときに前記燃焼状態判定手段に基づき燃焼状態が希薄状態となるように前記内燃機関を制御する希薄燃焼制御手段と、前記希薄燃焼制御手段による希薄燃焼制御中に前記排気通路へ燃料を添加する燃料添加手段とを備えた制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、簡易な構造であって、窒素触媒の暖機を早期に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は内燃機関の排気浄化装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は排気浄化制御のフローチャートである。（実施例）
【図３】図３は排気濃度制御のフローチャートである。（実施例）
【図４】図４は設定空燃比と実空燃比との偏差によって決定される添付量の図である。（実施例）
【図５】図５は排気濃度制御中の空燃比状態を示す図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、簡易な構造であって、窒素触媒の暖機を早期に行う目的を、窒素触媒が低温状態で窒素化合物を吸着し難い状態であっても、排気通路中に燃料を添加することで窒素触媒の酸化反応を促して実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。
図１において、１は車両に搭載される、例えば、リーンバーンガソリン機関等からなる内燃機関である。
内燃機関１には、吸気通路２を形成する吸気管３が接続している。吸気通路２には、吸気調整弁４が配置されている。また、吸気管３には、内燃機関１へ燃料を噴射する燃料噴射弁５が取り付けられている。
また、内燃機関１には、排気通路６を形成する排気管７が接続している。
この排気管７には、内燃機関１から排出される排気有害成分を浄化する排気浄化装置８を構成するように、内燃機関１側から順次に、排気有害成分を浄化する排気浄化触媒（三元触媒）９と、この排気浄化触媒９の下流に配置されて窒素化合物（ＮＯｘ）を吸着する窒素触媒（ＮＯｘ吸蔵触媒）１０とが設けられている。
また、排気管７には、排気浄化触媒９と窒素触媒１０との間で、窒素触媒１０の上流に配置されて排気通路６へ燃料の添加を行う燃料添加用噴射弁１１が取り付けられている。
更に、排気管７には、窒素触媒１０の上流側の酸素濃度（Ｏ２）を検出する上流側酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）１２と、窒素触媒１０の下流側の酸素濃度（Ｏ２）を検出する下流側酸素濃度センサ（Ｏ２センサ）１３とが取り付けられている。
内燃機関１には、この内燃機関１の冷却水温度を水温として検出する水温センサ１４が取り付けられている。
【００１２】
燃料噴射弁５と燃料添加用噴射弁１１と上流側酸素濃度センサ１２と下流側酸素濃度センサ１３と水温センサ１４とは、制御手段（ＥＣＵ）１５に連絡している。また、この制御手段１５には、アクチュエータ１６を介して吸気調整弁４が連絡している。
この制御手段１５は、触媒温度推定手段１５Ａと、燃焼状態判定手段１５Ｂと、希薄燃焼制御手段１５Ｃと、燃料添加手段１５Ｄとを備える。
触媒温度推定手段１５Ａは、水温センサ１４により検出された水温に基づいて窒素触媒１０の温度を推定する。
燃焼状態判定手段１５Ｂは、上流側酸素濃度センサ１２及び下流側酸素濃度センサ１３により検出された排気通路６の酸素濃度（Ｏ２）に基づき、内燃機関１の燃焼状態を判定する。
希薄燃焼制御手段１５Ｃは、燃焼状態判定手段１５Ｂの結果に基づき燃料噴射弁５からの燃料の噴射量を制御するものであって、触媒温度推定手段１５Ａにより窒素触媒１０の温度が低側と推定されたときに燃焼状態判定手段１５Ｂに基づき燃焼状態が希薄状態となるように、内燃機関１を制御、つまり、燃料噴射弁５からの燃料噴射量を制御する。
燃料添加手段１５Ｄは、触媒温度推定手段１５Ａと燃焼状態判定手段１５Ｂとに基づいて燃料添加用噴射弁１１からの燃料の添加量を決定するものであって、希薄燃焼制御手段１５Ｃによる希薄燃焼制御中に排気通路６へ燃料を添加する。
また、燃料添加手段１５Ｄの燃料の添加量は、添加後の燃焼状態判定手段１５Ｂの判定が希薄燃焼を維持する程度の添加量に決定される。
制御手段１５は、上流側酸素濃度センサ１２及び下流側酸素濃度センサ１３の出力値に基づき、空燃比のフィードバック制御を実行する。
希薄燃焼制御手段１５Ｃでは、吸気調整弁４の開度をアクチュエータ１６を介して変更させ、燃焼状態が希薄状態となるように維持することも可能である。
【００１３】
次に、この実施例における排気浄化制御を、図２のフローチャートに基づいて説明する。
図２に示すように、制御手段１５のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、窒素触媒１０の水温（Ｔｗ）が設定値（Ｔ０）未満か否かを判断し（ステップＡ０２）、このステップＡ０２がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、希薄燃焼制御手段１５Ｃにおいてリーン（希薄）運転を開始し（ステップＡ０３）、排気濃度制御を実行する（ステップＡ０４）。このステップＡ０４における排気濃度制御については、後述の図３のフローチャートで詳細に説明する。
そして、触媒温度推定手段１５Ａにより推定された触媒温度が判定値（α）を超えたか否かを判定し（ステップＡ０５）、このステップＡ０５がＮＯの場合には、この判断を継続する。
このステップＡ０５がＹＥＳの場合には、排気濃度制御を停止して（ステップＡ０６）、フィードバック制御を開始し（ステップＡ０７）、そして、プログラムをエンドとする（ステップＡ０８）。
【００１４】
上記の図２のステップＡ０４における排気濃度制御は、図３のフローチャートに沿って実行される。
図３に示すように、制御手段１５のプログラムがスタートすると（ステップＢ０１）、上流側酸素濃度センサ１２及び下流側酸素濃度センサ１３の出力値を取得し（ステップＢ０２）、設定空燃比（図５参照）と実空燃比との偏差を算出し（ステップＢ０３）、そして、この偏差に基づき燃料添加用噴射弁１１からの添加量を決定する（ステップＢ０４）。図４のマップに示すように、この添加量（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、燃料添加手段１５Ｄにおいて、設定空燃比と実空燃比との偏差（０、１、２、３）に応じて決定されるものである。
そして、この決定された添加量によって燃料添加用噴射弁１１からの燃料の添加を実行し（ステップＢ０５）、プログラムをエンドとする（ステップＢ０６）。
この排気濃度制御中においては、図５に示すように、実空燃比が設定空燃比に達すると、空燃比がリーンとなるように制御される。
【００１５】
上記のような制御によれば、窒素触媒１０が低温状態（低温側）で窒素化合物（ＮＯｘ）を吸着し難い状態であっても、燃料添加手段１５Ｄが排気通路６に燃料を添加することで、窒素触媒１０の酸化反応を促すため、窒素触媒１０を早期に活性温度まで昇温させることができる。このとき、燃料の添加量は窒素化合物（ＮＯｘ）を吸着し易い希薄状態に内燃機関１の燃焼状態を維持するように制御される。従って、窒素触媒１０が低温状態から窒素化合物（ＮＯｘ）の吸着を開始しつつ、早期に活性温度に昇温されるので、窒素化合物の放出を確実に抑制することができる。
また、燃料添加手段１５Ｄの燃料の添加量は、添加後の燃焼状態判定手段１５Ｂの判定が希薄燃焼を維持する程度の添加量に決定される。
これにより、燃料の添加量が排気通路６中の酸素濃度に基づいて決定されるため、例えば、内燃機関１が低温状態（低温側）で燃焼状態が不安定であっても、適切な添加量が決定されて内燃機関１の希薄燃焼状態を確実に維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明に係る排気浄化装置を、各種機関に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００１７】
１  内燃機関
２  吸気通路
４  吸気調整弁
５  燃料噴射弁
６  排気通路
８  排気浄化装置
９  排気浄化触媒（三元触媒）
１０  窒素触媒（ＮＯｘ吸蔵触媒）
１１  燃料添加用噴射弁
１２  上流側酸素濃度（Ｏ２）センサ
１３  下流側酸素濃度（Ｏ２）センサ
１４  水温センサ
１５  制御手段
１５Ａ  触媒温度推定手段
１５Ｂ  燃焼状態判定手段
１５Ｃ  希薄燃焼制御手段
１５Ｄ  燃料添加手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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